JP2014036177A

JP2014036177A - リードの溶着装置

Info

Publication number: JP2014036177A
Application number: JP2012177739A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Sugino; 彰俊杉野
Original assignee: Toyama Machineries Co Ltd
Current assignee: Toyama Machineries Co Ltd
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-02-24

Abstract

【課題】太陽電池セルの表面側バスバー及び裏面側の陥没する破線状バスバーに熱応力の歪みによる割れ等の発生を可及的に防止しつつ、接着強度を確保してリードを同時に溶着することのできるリードの溶着装置を提供する。
【解決手段】太陽電池セルＰを吸着して溶着作業位置に間欠的に搬送した後、リードＬが表面側バスバー及び裏面側バスバーにそれぞれ溶着されて先行する太陽電池セルＰの後端縁から延出するリードＬの他半部を太陽電池セルＰの裏面側バスバーに対向するように裏面に接触させて支持するとともに、リードＬの他半部が太陽電池セルＰの後端縁から延出するようにリードＬの一半部を太陽電池セルＰの表面側バスバーに移送して押圧する。次いで、太陽電池セルＰの吸着を解除し、太陽電池セルＰを押し上げて搬送面から浮上させた後、太陽電池セルＰの表面側バスバーに押圧されたリードＬに向けて熱風を供給して溶着する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、太陽電池セルにリードを溶着するリードの溶着装置に関するものである。

一般に、太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池セルを接続してストリングを製造し、複数行のストリングを接続してアレイを製造する。この場合、複数枚の太陽電池セルを接続してストリングを製造する際、隣接する太陽電池セルは、断面偏平な方形状に形成された導体、例えば、銅又は銅合金からなるリードを介して接続される。具体的には、図２３に示すように、先行する太陽電池セルＰの表面に形成されたバスバーに半田を介してリードＬの一半部を溶着する一方、先行する太陽電池セルＰに溶着されたリードＬの他半部を後続する太陽電池セルＰの裏面に形成されたバスバーに半田を介して溶着することにより、複数枚の太陽電池セルＰを順次接続してストリングＳを製造する。

このように、太陽電池セルに対してリードを自動的に、かつ、連続的に溶着するため、太陽電池セルを搬送装置に吸着し、位置決め状態で溶着作業位置に間欠的に搬送した後、ヒートコントロールブロックによって搬送装置の左右端縁から突出される太陽電池セルの裏面側左右端部をそれぞれ支持し、次いで、太陽電池セルのバスバーにリードをそれぞれ移送して載置するとともに、各リードを太陽電池セルにそれぞれ押圧した後、各リードに熱風を供給し、各リードを太陽電池セルのバスバーにそれぞれ溶着する溶着装置が提案されている。例えば、特許文献１に示すように、太陽電池セルを吸着して溶着作業位置に間欠的に搬送した後、溶着作業位置において、リードの他半部が太陽電池セルの後端縁から延出するように、リードの一半部を太陽電池セルの表面側バスバーに移送して押圧するとともに、リードの一半部が表面側バスバーに溶着されて先行する太陽電池セルのリードの他半部を太陽電池セルの裏面側バスバーに押圧し、表面側バスバーに押圧されたリードに向けて熱風を供給して太陽電池セルの表面側バスバー及び裏面側バスバーにそれぞれリードを同時に溶着する溶着装置が提案されている。

また、特許文献２に示すように、太陽電池セルの表面側バスバー及び裏面側バスバーにそれぞれリードを同時に溶着するリードの溶着装置において、吸着されて熱膨張が規制された太陽電池セルと、熱膨張が規制されていないリードとの線熱膨張係数の差によって太陽電池セルに熱応力による歪みが発生し、熱応力の歪みによって割れ等が発生することを防止することも提案されている。

特開２００６−１３５２５８号公報特開２０１１−２３８８７４号公報

ところで、バスバーの内方側にアルミ膜があると、接着強度を確保できないため、また、アルミ膜の面積を大きくしてＢＳＦ効果により特性を向上させるため、さらには、バスバー（銀）の使用量を少なくしてコストダウンを図るため、近年、図２４に示すように、裏面（アルミ膜）に対して陥没する破線状バスバーｂ２を形成した太陽電池セルＰが提供されるようになっている。このような裏面側バスバーｂ２を有する太陽電池セルＰにおいては、リードＬを押し上げて太陽電池セルＰの裏面に接触させても、裏面から陥没するバスバーｂ２にリードを接触させることはできない。また、表面側の直線状バスバーに押圧されたリードに向けて熱風を供給しても、重力等によって溶融した半田を陥没する裏面側バスバーｂ２に満たすことはできず、接着強度を確保してリードを裏面側バスバーｂ２に溶着できないという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、表面側に直線状バスバーを、裏面側に陥没する破線状バスバーをそれぞれ形成した太陽電池セルの表面側バスバー及び裏面側バスバーに熱応力の歪みによる割れ等の発生を可及的に防止しつつ、接着強度を確保してリードを同時に溶着することのできるリードの溶着装置を提供するものである。

本発明は、表面側に２本又は３本の直線状バスバーを、裏面側に２本又は３本の陥没する破線状バスバーがそれぞれ形成された太陽電池セルにおける左右のバスバー外方の左右各側端部をそれぞれ吸着して間欠的に搬送する左右の搬送装置と、搬送装置の搬送面よりも下方に表面を有し、太陽電池セルに対するリードの溶着作業位置に臨んで左右の搬送装置の間に配設されたヒートブロックと、各リードの一半部を太陽電池セルの表面側の直線状バスバーに配置するとともに、各リードの他半部を太陽電池セルの後端縁から延出するようにそれぞれリードを移送するリード移送装置と、太陽電池セルの表面側の直線状バスバーに配置された各リードの一半部をそれぞれ押圧する上部押圧装置と、太陽電池セルの表面側の直線状バスバーに押圧された各リードの一半部に向けてそれぞれ熱風を供給する熱風装置と、裏面側の陥没する破線状バスバーに対応する複数個の凸部を形成したリードベースを有し、各リードが表面側の直線状バスバー及び裏面側の陥没する破線状バスバーにそれぞれ溶着されて先行する太陽電池セルの後端縁から延出された各リードの他半部をヒートブロックを通して陥没する破線状バスバーに対向するように太陽電池セルの裏面にそれぞれ押し上げる下部押圧装置とから構成され、吸着を解除した太陽電池セルをリード及びリードベースの凸部を介して押し上げて搬送装置の搬送面から浮上させ、各リードの一半部に向けて熱風を供給して太陽電池セルの表面側の直線状バスバーにリードの一半部を溶着すると同時に、その裏面側の陥没する破線状バスバーに各リードの他半部の対応する部分をそれぞれ溶着することを特徴とするものである。

本発明によれば、表面側に２本又は３本の直線状バスバーを、裏面側に２本又は３本の陥没する破線状バスバーがそれぞれ形成された太陽電池セルにおける左右のバスバー外方の左右各側端部を搬送装置に吸着して位置決めした後、搬送装置を作動させ、溶着作業位置に順次間欠的に搬送する。これにより、先に溶着作業位置において各リードの一半部が表面側の直線状バスバーにそれぞれ溶着されるとともに、各リードの他半部が裏面側の陥没する破線状バスバーにそれぞれ溶着された先行する太陽電池セルも溶着作業位置の前方位置に搬送される。この状態において、下部押圧装置を作動させてリードベースをヒートブロックを通して上昇させ、先行する太陽電池セルの後端縁から延出する各リードの他半部を溶着作業位置に搬送された太陽電池セルの裏面側の陥没する破線状バスバーに対向するようにそれぞれ裏面に接触させ、太陽電池セルをリード及びリードベースを介して支持する。次いで、リード移送装置を作動させ、各リードの他半部が太陽電池セルの後端縁から延出するように各リードの一半部をその太陽電池セルの表面側の直線状バスバーにそれぞれ移送して配置した後、上部押圧装置を作動させ、太陽電池セルの表面側の直線状バスバーに配置された各リードの一半部をそれぞれ押圧する。太陽電池セルの裏面をリード及びリードベースを介して支持するとともに、その表面側を上部押圧装置及びリードを介して押圧して挟み込んだならば、搬送装置による太陽電池セルの吸着を解除した後、リードベースをさらに上昇させ、上部押圧装置による押圧に抗して太陽電池セルをリードを介して押し上げて搬送装置の搬送面から浮上させる。次いで、熱風装置を作動させ、太陽電池セルの表面側の直線状バスバーに押圧された各リードの一半部に向けて熱風を供給し、半田を溶融させてリードの一半部を表面側の直線状バスバーに溶着すると同時に、溶融させた半田を裏面側の陥没する破線状バスバーに対応してリードベースの上端部に形成された複数個の凸部及び該複数個の凸部にわたって支持されたリードを介して裏面側の陥没する破線状バスバーに充満させ、先行する太陽電池セルの後端縁から延出する各リードの他半部の対応する部分を溶着する。

この結果、各リードを太陽電池セルの表面側の直線状バスバー及び裏面側の陥没する破線状バスバーにそれぞれ接着強度を確保して同時に溶着することができる。しかも、太陽電池セルは、搬送装置による吸着が解除されて搬送面から浮上した状態で、裏面側がリード及びリードベースを介して支持されるとともに、表面側が上部押圧装置及びリードを介して押圧されて挟み込まれていることから、相対的に線膨張係数の大きなリードの加熱に伴う膨張に追従して自由に変形することができるとともに、冷却に伴う収縮に追従して自由に変形を回復することができる。したがって、線膨張係数の差に基づく熱応力による歪みの発生を抑えて太陽電池セルにリードを溶着することができることから、太陽電池セルにクラックや割れが発生することを可及的に防止してストリングを製造することができる。

本発明において、前記リードベースの上端縁に、凸部との前後各境界部分に位置して切欠凹部が形成されることが好ましい。これにより、太陽電池セルの裏面側の陥没する破線状バスバーにリードを溶着する際、リードは、リードベースの上端部に形成された複数個の凸部によって間欠的に支持されていることから、リードベースの凸部の上端面が接触しているリードの下面は、リードベースに熱が吸収されて、切欠凹部と対向して接触しない部分よりも相対的に低温となっている。このため、余剰の半田は、リードベースの切欠凹部と対向する、半田の溶融温度に達しているリードの下面に流れ込んで半田溜まりを形成し、余剰の半田が裏面側の陥没する破線状バスバー以外の外方にはみ出すことを防止できる。

本発明によれば、表面側に直線状バスバーを、裏面側に陥没する破線状バスバーをそれぞれ形成した太陽電池セルの表面側バスバー及び裏面側バスバーに熱応力の歪みによる割れ等の発生を可及的に防止しつつ、接着強度を確保してリードを同時に溶着することができる。

本発明のリードの溶着装置を設けた生産ラインを示す平面図である。本発明のリードの溶着装置の一実施形態を模式的に示す正面図である。図２のリードの溶着装置を一部省略して示す断面側面図である。図２のリードの溶着装置を一部省略して示す斜視図である。本発明のリードの溶着装置を構成するヒートブロックを搬送装置とともに示す平面図である。図５のＡ−Ａ線端面図及びそのＸ部拡大図である。図５のＢ−Ｂ線端面図である。ヒートブロック、太陽電池セル、リード及び下部押圧装置の関係を示す説明図である。太陽電池セルの裏面側の陥没する破線状バスバーと下部押圧装置のリードベースの凸部の関係を模式的に示す説明図である。本発明のリードの溶着装置による太陽電池セルに対するリードの溶着工程を側面側から模式的に示す説明図である。本発明のリードの溶着装置の溶着工程を図２に対応して示す説明図である。図１１に続いてリードの溶着装置の溶着工程を示す説明図である。図１２に続いてリードの溶着装置の溶着工程を示す説明図である。図１３に続いてリードの溶着装置の溶着工程を示す説明図である。図１４に続いてリードの溶着装置の溶着工程を示す説明図である。図１５に続いてリードの溶着装置の溶着工程を示す説明図である。図１６に続いてリードの溶着装置の溶着工程を示す説明図である。図１７に続いてリードの溶着装置の溶着工程を示す説明図である。一部省略して示す図１８のＣ−Ｃ線断面図である。図１８に続いてリードの溶着装置の溶着工程を示す説明図である。図２０に続いてリードの溶着装置の溶着工程を示す説明図である。本発明のリードの溶着装置のヒートブロックの変形例を示す平面図である。複数個の太陽電池セルをリードを介して接続してなるストリングを示す平面図及びその側面図である。太陽電池セルの裏面側の陥没する破線状バスバーを説明する底面図、そのＤ−Ｄ線断面図及びＥ−Ｅ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１乃至図４には、本発明のリードＬの溶着装置１の一実施形態が示されている。

この溶着装置１は、３本バスバーを有する太陽電池セルＰにそれぞれリードＬを溶着するもので、太陽電池セルＰを吸着した位置決め状態で間欠的に搬送する左右一対の搬送装置２，２と、搬送装置２，２によって搬送された太陽電池セルＰの溶着作業位置において、左右の搬送装置２，２に挟まれて配設されたヒートブロック３と、左右の搬送装置２，２の一方に臨んで設けられ、太陽電池セルＰの表面側バスバーにリードＬをそれぞれ移送するリード移送装置４と、ヒートブロック３の上方に設けられ、太陽電池セルＰの表面側バスバーに移送された各リードＬを押圧する上部押圧装置５と、ヒートブロック３の上方に設けられ、太陽電池セルＰの表面側バスバーに押圧された各リードＬに向けて熱風を供給する熱風装置６と、ヒートブロック３の下方に設けられ、太陽電池セルＰの裏面側バスバーにリードＬをそれぞれ押圧する下部押圧装置７とから構成されている。

ここで、太陽電池セルＰには、表面側に３本の直線状バスバーが幅方向に設定間隔をおいて形成されるとともに（図示せず）、裏面側に３本の陥没する破線状バスバーｂ２が幅方向に設定間隔をおいて形成されている（図２４参照）。

各搬送装置２は、図２及び図４に示すように、駆動側及び従動側の歯付きプーリ（図示せず）と、歯付きプーリの歯に噛み合う歯が形成されて一対の歯付きプーリ間に無端状に巻回された搬送ベルト２１と、駆動側歯付きプーリに連結されたサーボモータ２２（図１参照）とからなり、搬送ベルト２１には、設定間隔で１列の小孔２１ａ（図４参照）が形成されている他、その内面は、図示しない空気源としての送風機に接続された真空ボックス２３に支持されている。そして、左右の搬送装置２，２は、それぞれサーボモータ２２，２２を介して同期して駆動するように制御される。

ここで、搬送ベルト２１は、太陽電池セルＰの左右各側端部、すなわち、３本バスバーのうちの中央を除く左右のバスバーよりも外方の各側端部をそれぞれ支持できるように設定されている。このため、太陽電池セルＰを、その幅方向中心線が左右の搬送装置２，２間の幅方向中心線と合致するように、左右の搬送ベルト２１，２１にわたって載置した際に、３本のバスバーは、各搬送ベルト２１の内端縁よりも内方側に位置するようになっている。

なお、図４に示すように、真空ボックス２３には、その上面に搬送ベルト２１の小孔２１ａに対向して１列の通気溝２３ａが形成されるとともに、各通気溝２３ａに設定間隔をおいて通気孔２３ｂが形成されており、このため、搬送ベルト２１の小孔２１ａは、通気溝２３ａ及び通気孔２３ｂを介して真空ボックス２３の内部に連通されている。

したがって、左右の搬送ベルト２１，２１にわたって載置された太陽電池セルＰは、その左右各側端部がそれぞれ搬送ベルト２１の小孔２１ａ及び真空ボックス２３の通気溝２３ａ、通気孔２３ｂを通して吸引されることにより、搬送ベルト２１に吸着されて位置決めされる。これにより、サーボモータ２２を駆動させると、太陽電池セルＰを搬送ベルト２１に位置決めした状態で前方（搬送装置２による太陽電池セルＰの搬送方向を前方、その逆方向を後方とする。）に搬送することができる。

ヒートブロック３は、熱伝導が良好な材質、例えば、銅又は銅合金等から形成され、図５乃至図８に詳細に示すように、太陽電池セルＰの長さのほぼ２倍の長さと、太陽電池セルＰの左右のバスバー間の間隔よりも大きな幅とを有する直方体形状に形成されて、左右の搬送装置２，２間に配設されている。そして、ヒートブロック３の表面は、左右の搬送装置２，２における搬送ベルト２１，２１の搬送面よりもわずかに低く位置するように設定されている。また、ヒートブロック３は、その前半部が溶着作業位置に、後半部が図示しないストッカーに積層された太陽電池セルＰを吸着して移送する移送位置（搬送装置２による搬送開始位置）にそれぞれ対向するように配置されている。

一方、ヒートブロック３には、カートリッジヒータ３１が設けられており、ヒートブロック３を介して太陽電池セルＰが半田の溶融温度未満の設定温度を維持するように制御されている。すなわち、搬送装置２に移送された太陽電池セルＰをヒートブロック３によって半田の溶融温度未満の設定温度に加熱することができる。また、ヒートブロック３には、その表面に太陽電池セルＰの３本バスバーに対応して中央、左右の計３本の保持溝３ａが前端縁から後端縁にわたって形成されるとともに、各保持溝３ａの前半部には、挿通穴３ｂがそれぞれ上下方向に貫通して形成されている。

ここで、ヒートブロック３の各保持溝３ａは、リードＬを位置決め状態で収容することができるように、幅がリードＬの幅にほぼ一致し、深さｄ（図６（ｂ）参照）がリードＬの厚みよりもわずかに大きく設定されている。また、ヒートブロック３の各挿通穴３ｂには、後述する下部押圧装置７のリードベース７２が昇降可能に配置されている。したがって、太陽電池セルＰの表面側バスバーにリードＬの一半部が溶着された太陽電池セルＰが溶着作業位置から前方に搬送されると、先行する太陽電池セルＰの後端縁から延出するリードＬの他半部が各保持溝３ａに沿って移動しつつ連続する各挿通穴３ｂに収容される（図８参照）。この際、下部押圧装置７におけるリードベース７２の上端面が、通常、保持溝３ａの底面に連続する高さ位置に支持されていることから、挿通穴３ｂに収容されたリードＬの他半部は、リードベース７２の上端面に支持される。

リード移送装置４は、図２に示すように、溶着作業位置において、一方の搬送装置２の外方に配置された受け台４１と、図示しない空気源に接続されて、各受け台４１に供給された設定長さのリードＬをそれぞれ吸着する複数個の吸着部４２１を有する吸着部材４２とからなり、吸着部材４２は、詳細には図示しないが、通常、各吸着部４２１を対応する受け台４１の上方に位置して昇降可能に、かつ、各受け台４１及び太陽電池セルＰの表面側バスバーとの間を往復移動可能に設けられている。

したがって、各受け台４１に供給されたリードＬを、吸着部材４２の各吸着部４２１を介してそれぞれ吸着し、太陽電池セルＰの表面側バスバーに移送して載置することができる。

ここで、リードＬは、太陽電池セルＰの長さの略２倍の長さに設定されており、その一半部が太陽電池セルＰの表面側バスバーに載置される。このため、リードＬの他半部は太陽電池セルＰの後端縁を越えて延出され、ヒートブロック３上に載置される（図８参照）。すなわち、溶着作業位置において、太陽電池セルＰの表面側バスバーにリードＬの一半部を載置した際、リードＬの他半部は、太陽電池セルＰの後端縁を越えて後方に延出され、ヒートブロック３の各保持溝３ａに収容される。

上部押圧装置５は、図２乃至図４に示すように、方形枠状の支持フレーム５１と、支持フレーム５１の内面に固定された取付部材５２と、取付部材５２に前後方向に間隔をおいてスプリング５３を介して下方に突出するように付勢された複数本のプローブピン５４とからなり、支持フレーム５１は、詳細には図示しないが、サーボモータ及びボールスクリューを介して昇降自在に設けられている。

したがって、図示しないサーボモータを駆動させることにより、支持フレーム５１、すなわち、支持フレーム５１に取付部材５２を介して設けられたプローブピン５４を昇降させ、太陽電池セルＰの表面側バスバーにリード移送装置４を介してそれぞれ載置された各リードＬの一半部に押し当ててリードＬの一半部をスプリング５３の付勢力によって押圧し、あるいは、押圧する位置から上方に退避させることができる。

ここで、各プローブピン５４は、移送装置４における吸着部材４２の各吸着部４２１と干渉しないように、配設位置が設定されている。

なお、支持フレーム５１には、各プローブピン５４の先端に向けて開口する複数個の吹き出し口（図示せず）が形成されるとともに、各吹き出し口に連通する接続口（図示せず）が形成されており、図示しない空気源から圧縮空気を支持フレーム５１の接続口を通して供給することにより、各吹き出し口からプローブピン５４の先端に向けて圧縮空気を噴出させることができる。

熱風装置６は、図２及び図４に示すように、取付フレーム６１と、取付フレーム６１にそれぞれ前後方向に設定間隔をおいて固定されるとともに、図示しない送風機とそれぞれ配管接続された各列複数本の３列のヒータ６２と、からなり、取付フレーム６１は、詳細には図示しないが、サーボモータ及びボールスクリューを介して昇降自在に設けられている。また、各ヒータ６２の先端は、斜め下内方向に向かう吹き出しノズル６２１に形成されている。

したがって、各ヒータ６２に供給された空気は、加熱されて吹き出しノズル６２１から斜め下内方向に向けて吹き出される。この状態で、図示しないサーボモータを駆動させることにより、取付フレーム６１、すなわち、各ヒータ６２を昇降させ、太陽電池セルＰの表面側バスバーにそれぞれ載置されて押圧された各リードＬに向けて熱風を供給し、あるいは、熱風の供給を遮断した状態で上方に退避させることができる。この際、各ヒータ６２は、上部押圧装置５の支持フレーム５１によって区画された空間内及びその外方を昇降する。

なお、熱風装置６におけるヒータ６２の吹き出しノズル６２１は、偏平に形成されており、ヒータ６２が下降した場合、吹き出しノズル６２１から斜め下内方向に吹き出される熱風は、太陽電池セルＰの表面側バスバーにそれぞれ押圧された各リードＬの一半部全体にほぼ均等に作用するように設定されている。

下部押圧装置７は、図２乃至図４に示すように、支持フレーム７１と、支持フレーム７１に固定された銅又は銅合金等からなるリードベース７２とからなり、支持フレーム７１は、詳細には図示しないが、サーボモータ及びボールスクリューを介して昇降自在に設けられている。そして、リードベース７２は、前述した各ヒートブロック３に形成された挿通穴３ｂの幅よりも厚みが小さく、かつ、その長さよりも長さが短く形成され、通常、その上端面が保持溝３ａの底面に連続する高さ位置にあって該挿通穴３ｂ内に配置されている。また、リードベース７２には、カートリッジヒータ７３が設けられており、リードベース７２を介してリードＬが半田の溶融温度未満の設定温度を維持するように制御されている。このため、リードベース７２の上端面に載置されたリードＬ（先行する太陽電池セルＰの後端縁から延びるリードＬの他半部）を半田の溶融温度未満の設定温度に加熱することができる。さらに、リードベース７２は、図９に示すように、太陽電池セルＰの裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２に対応して、その上端部が段差状に形成されている。すなわち、リードベース７２は、太陽電池セルＰの裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２に対応する部分が裏面に対応する部分よりもわずかに上方に突出するように、凸部７２１に形成されている。そして、リードベース７２の凸部７２１と、太陽電池セルＰの裏面に対応する部分との前後各境界部分には、それぞれ切欠凹部７２ａが形成されている。具体的には、凸部７２１の上端面は、裏面に対応する部分の上端面よりもｔ＝２００μｍだけ上方に突出されている。

したがって、図示しないサーボモータを駆動させ、支持フレーム７１を介してリードベース７２をヒートブロック３の挿通穴３ｂを通して上昇させることにより、太陽電池セルＰの裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２に対応する各凸部７２１の上端面は、各リードＬの他半部にそれぞれ接触してリードＬを支持する位置から、各リードＬの他半部を太陽電池セルＰの裏面側の陥没する破線状バスバーに対向するように裏面に接触させて太陽電池セルＰを支持する位置に押し上げることができるとともに、太陽電池セルＰを支持する位置から太陽電池セルＰをさらに上方に押し上げることができる。また、リードベース７２を下降させることにより、太陽電池セルＰを押し上げた位置から凸部７２１の上端面が保持溝３ａの底面と連続するように挿通穴３ｂ内に退避させることができる。

このリードベース７２が最上昇したときの凸部７２１の上端面の高さ位置は、リードベース７２の凸部７２１を介して押し上げられたリードＬの上端面が搬送装置２における搬送ベルト２１の搬送面をわずかに越えるように設定されている。これにより、リードベース７２が最上昇したとき、リードベース７２は、リードＬを介して太陽電池セルＰを搬送ベルト２１の搬送面から若干浮上する位置に押し上げることができる。この際、太陽電池セルＰの表面側バスバーに配置された各リードＬは、スプリング５３及びプローブピン５４を介して押圧されていることから、スプリング５３を圧縮してプローブピン５４を押し上げる。このため、リードベース７２による押圧力及びスプリング５３を介してプローブピン５４による反力は、リードＬが支持することから、太陽電池セルＰにストレスが作用することはない。

なお、本実施形態においては、太陽電池セルＰの表面側の直線状バスバーは幅１．５ｍｍであり、裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２は、幅１．８ｍｍ、長さ１２．５ｍｍで、裏面に対して３０μｍ陥没している。一方、リードＬは、幅１．５ｍｍ×厚み０．２ｍｍの偏平な方形断面を有し、その上面及び下面にそれぞれ厚み３０μｍの半田が積層されている。

次に、このように構成されたリードＬの溶着装置１の作動について説明する。

まず、初期状態においては、上部押圧装置５の支持フレーム５１及び熱風装置６の取付フレーム６１は、それぞれ上昇位置に退避している他、下部押圧装置７の支持フレーム７１も、下方位置に退避している。また、詳細には図示しないが、搬送装置２による太陽電池セルＰの搬送に同期してリード供給装置が作動し、リードＬを初期長さ（最初のリードＬａは、太陽電池セルＰの長さに略相当する、通常の長さの約半分の長さ）に切断してリード移送装置４の受け台４１上に供給している（図１１参照）。

このような状態において、まず、リード移送装置４の吸着部材４２が受け台４１に供給された短いリードＬａを吸着するとともに、ヒートブロック３に形成された挿通穴３ｂに移動して載置する。このとき、ヒートブロック３の挿通穴３ｂには、凸部７２１の上端面を保持溝３ａの底面と同一平面上に位置してリードベース７２が配置されており、挿通穴３ｂに載置されたリードＬａは、リードベース７２の凸部７２１の上端面に支持されるとともに、ヒートブロック３及びリードベース７２によって設定温度に加熱される（図１０（ａ）、図１２参照）。

一方、リード移送装置４の作動と並行して、空気源を駆動するとともに、ストッカーから太陽電池セルＰを移送装置（図示せず）を介して搬送装置２の移送位置に移送すると、太陽電池セルＰは、その左右各側端部がそれぞれ真空ボックス２３の通気孔２３ｂ、通気溝２３ａ及び搬送ベルト２１の小孔２１ａを通して吸引され、移送位置に吸着されて位置決めされる。この場合、移送位置に位置決めされた太陽電池セルＰは、ヒートブロック３の後半部上方に臨んでおり、ヒートブロック３による加熱が開始される（図１０（ｂ）参照）。

太陽電池セルＰが移送位置に移送されると、リード移送装置４の吸着部材４２を元の位置に移動させた後、搬送装置２のサーボモータ２２を駆動させることにより、搬送ベルト２１に吸着された太陽電池セルＰは、搬送ベルト２１上に位置決めされて移送位置から溶着作業位置に搬送される。太陽電池セルＰが溶着作業位置に到達すれば、搬送装置２の作動を停止させる。この間、太陽電池セルＰは、ヒートブロック３の上方、さらには、リードベース７２に支持されたリードＬａの上方を移動し、リードＬａとともに加熱が継続される（図１０（ｃ）、図１３参照）。また、設定長さ（太陽電池セルＰの長さの約２倍の長さに略相当する、通常の長さ）に切断されたリードＬが受け台４１に供給される。

太陽電池セルＰが溶着作業位置に到達したならば、元の位置に戻ったリード移送装置４の吸着部材４２が受け台４１のリードＬを吸着するとともに、搬送ベルト２１に吸着された太陽電池セルＰの表面側バスバーまで移動して載置する。この際、太陽電池セルＰの表面側バスバーにリードＬを載置するのに先立って、下部押圧装置７の図示しないサーボモータを駆動させて支持フレーム７１を上昇させ、リードベース７２の複数個の凸部７２１の上端面にわたって支持された各リードＬａの上面を太陽電池セルＰの裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２に対向するように太陽電池セルＰの裏面に接触させ、太陽電池セルＰを短いリードＬａ及びリードベース７２を介して支持する。したがって、リード移送装置４を介してリードＬの一半部が太陽電池セルＰの表面側バスバーに載置されるとき、太陽電池セルＰは、短いリードＬａを介してリードベース７２の各凸部７２１の上端面にわたって支持される。また、太陽電池セルＰの表面側バスバーに載置された各リードＬの他半部は、太陽電池セルＰの後端縁を越えて後方に延出され、ヒートブロック３の各保持溝３ａにそれぞれ収容される（図１０（ｄ）、図１４参照）。

リードＬが太陽電池セルＰの表面側バスバーに載置されたならば、太陽電池セルＰを短いリードＬａ及びリードベース７２を介して支持した状態で、上部押圧装置５の図示しないサーボモータを駆動させることにより、支持フレーム５１を下降させ、吸着部材４２の各吸着部４２１と干渉しない位置において、プローブピン５４をリードＬの一半部に押し当て、スプリング５３によって太陽電池セルＰに押圧する（図１５参照）。

プローブピン５４を介して各リードＬの一半部を太陽電池セルＰの表面側バスバーに押圧したならば、リード移送装置４の吸着部材４２を元の位置に移動させた後（図１６参照）、搬送装置２の搬送ベルト２１に対する太陽電池セルＰの吸着を解除するとともに、下部押圧装置７の図示しないサーボモータを駆動させ、リードベース７２をさらに上昇させる。これにより、太陽電池セルＰは、短いリードＬａ及びリードベース７２の複数個の凸部７２１を介して押し上げられ、搬送ベルト２１の搬送面から浮上する。つまり、太陽電池セルＰを上部押圧装置５のプローブピン５４及び表面側のリードＬの一半部と、裏面側の短いリードＬａ及び下部押圧装置７のリードベース７２の凸部７２１とによって挟み込み、搬送ベルト２１の搬送面から浮上させた状態に支持する（図１７参照）。このとき、下部押圧装置７のリードベース７２の凸部７２１による太陽電池セルＰの押し上げにより、上部押圧装置５のスプリング５３を圧縮させてプローブピン５４を上方に押し上げる。

太陽電池セルＰを浮上状態に支持したならば、熱風装置６の図示しない熱源を作動させるとともに、サーボモータを駆動させることにより、取付フレーム６１、すなわち、ヒータ６２を上部押圧装置５の支持フレーム５１内外で下降させ、その吹き出しノズル６２１から各リードＬの一半部に向けて半田を溶融するのに必要な熱風を供給する（図１０（ｅ）、図１８参照）。この際、太陽電池セルＰ及び裏面側の短いリードＬａは、ヒートブロック３及びリードベース７２によって設定温度まで加熱されていることにより、ヒータ６２からの熱風を受けて、表面側のリードＬ、太陽電池セルＰの表裏面側バスバー及びその近傍とともに、裏面側のリードＬａは、速やかに半田の溶融温度に到達し、半田を溶融させる。

半田が溶融すれば、圧縮されたスプリング５３がブローブピン５４を介してリードＬを溶融した半田に押し込むとともに、裏面側の短いリードＬａを溶融した半田に相対的に押し上げる。この際、リードベース７２の各凸部７２１が、溶融した半田を裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２に積極的に押し込んで充満させる（図１９参照）。このように、リードＬ，Ｌａが溶融した半田に沈み込めば、熱源の作動を停止するとともに、サーボモータを駆動させてヒータ６２を退避位置に上昇させ、さらに、上部押圧装置５の図示しない吹き出し口からプローブピン５４の先端であるリードＬに向けて空気を噴出させ、溶融した半田を固化させるとともに、太陽電池セルＰを空冷する。すなわち、熱風の供給を停止するとともに、冷却空気の供給により、太陽電池セルＰの表面側の直線状バスバーに表面側のリードＬを接着強度を確保して速やかに溶着させるとともに、裏面側の陥没する破線状バスバーに裏面側のリードＬａの対応する部分を接着強度を確保して速やかに溶着させる（図２０参照）。

この際、太陽電池セルＰ及びリードＬ，Ｌａは、半田を溶融させる温度に加熱され、それぞれ固有の線膨張係数に基づいて膨張するが、太陽電池セルＰは、搬送装置２による吸着が解除されて浮上した位置にあって、表面側のリードＬ及び裏面側のリードＬａを介してプローブピン５４とリードベース７２の各凸部７２１とによって挟み込まれているにすぎないことから、相対的に線膨張係数の大きなリードＬ，Ｌａの膨張に追従して変形し、線膨張係数の差による熱応力の発生を吸収する。

一方、冷却空気の供給によって半田が固化する際、加熱によって膨張した分太陽電池セルＰ及びリードＬ，Ｌａは、それぞれ線膨張係数に基づいて収縮する。ここでも、太陽電池セルＰは、搬送装置２による吸着は解除されて浮上していることにより、相対的に線膨張係数の大きなリードＬ，Ｌａの収縮に追従して変形が回復し、線膨張係数の差による熱応力の発生を吸収する。

このように、太陽電池セルＰを拘束することなく加熱し、空冷することにより、リードＬ，Ｌａの膨張及び収縮に追従して太陽電池セルＰを自由に変形させ、変形を回復させることができる。このため、太陽電池セルＰにリードＬ，Ｌａとの線膨張係数の差に基づく熱応力による歪みが発生することを抑えることができ、太陽電池セルＰにクラックや割れが発生することを可及的に防止することができる。

また、太陽電池セルＰの裏面側のリードＬａは、下部押圧装置７のリードベース７２の各凸部７２１の上端面と接触していることにより、太陽電池セルＰの裏面に各リードＬａが接触して溶融した余剰の半田は、リードベース７２の切欠凹部７２ａと対向する、半田の溶融温度に達しているリードＬａの下面に流れ込み、半田溜まりを形成することから、裏面側バスバーｂ２以外の外方にはみ出すことはない。

なお、溶着作業位置において、リードＬを太陽電池セルＰに溶着する際、ストッカーから新たな太陽電池セルＰを図示しない移送装置を介して搬送装置２の移送位置に移送しており、この移送位置に移送された太陽電池セルＰは、真空ボックス２３の通気孔２３ｂ、通気溝２３ａ及び搬送ベルト２１の小孔２１ａを通して吸引され、位置決めされている（図１０（ｅ）参照）。また、図示しないリード供給装置が作動し、設定長さに切断されたリードＬが受け台４１に供給される。

溶着作業位置において、太陽電池セルＰの表面側の直線状バスバーに各リードＬの一半部がそれぞれ溶着されると同時に、その裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２に短いリードＬａがそれぞれ間欠的に溶着されたならば、下部押圧装置７のサーボモータを駆動させてリードベース７２を退避位置に下降させるとともに、空気源を作動させ、リードＬ，Ｌａがそれぞれ表面側バスバー及び裏面側バスバーｂ２に溶着された太陽電池セルＰの左右各側端部を吸着し、位置決めする。この後、上部押圧装置５のサーボモータを駆動させて支持フレーム５１を退避位置に上昇させ、表面側のリードＬからプローブピン５４を離脱させる（図２１参照）。

次いで、搬送装置２のサーボモータ２２を駆動させることにより、搬送ベルト２１上の移送位置に吸着された太陽電池セルＰ及びリードＬ，Ｌａが溶着されて溶着作業位置に吸着された先行する太陽電池セルＰを、それぞれ搬送ベルト２１に位置決めして溶着作業位置及び溶着作業位置の前方位置にそれぞれ搬送する。この際、先行する太陽電池セルＰの表面側バスバーに一半部が溶着された各リードＬの他半部は、ヒートブロック３の各保持溝３ａに沿って移動し、挿通穴３ｂに収容されてリードベース７２の複数個の凸部７２１にわたって支持される（図９（ｆ）参照）。

太陽電池セルＰが溶着作業位置に、リードＬ，Ｌａが溶着されて先行する太陽電池セルＰが溶着作業位置の前方位置にそれぞれ到達すれば、搬送装置２の作動を停止させた後、下部押圧装置７を作動させて支持フレーム７１を上昇させ、先行する太陽電池セルＰの後端縁から延出してリードベース７２の複数個の凸部７２１の上端面にわたって支持された各リードＬの他半部上面を太陽電池セルＰの裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２に対向するように裏面に接触させ、太陽電池セルＰをリードＬを介してリードベース７２の各凸部７２１によって支持する。また、リードベース７２による太陽電池セルＰの支持と並行して、リード移送装置４の吸着部材４２がリードＬを吸着するとともに、搬送ベルト２１に吸着された太陽電池セルＰの表面側バスバーまで移動して載置する（図１０（ｇ）、図１４参照）。この際、各リードＬの一半部が太陽電池セルＰの表面側バスバーにそれぞれ載置され、その他半部は、太陽電池セルＰの後端縁を越えて後方に延出され、ヒートブロック３の後半部における各保持溝３ａにそれぞれ収容される。

なお、以下に示す図１４乃至図２１においては、リードＬａをリードＬと読み替えるものとする。

各リードＬの一半部が太陽電池セルＰの表面側バスバーにそれぞれ載置されたならば、太陽電池セルＰをリードＬ及びリードベース７２を介して支持した状態で、上部押圧装置５を作動させて支持フレーム５１を下降させ、吸着部材４２の各吸着部４２１と干渉しない位置において、プローブピン５４をリードＬに押し当て、スプリング５３によって太陽電池セルＰに押圧する（図１５参照）。

プローブピン５４を介して各リードＬの一半部を太陽電池セルＰの表面側バスバーに押圧したならば、リード移送装置４の吸着部材４２を元の位置に移動させた後（図１６参照）、搬送装置２の搬送ベルト２１に対する太陽電池セルＰの吸着を解除するとともに、下部押圧装置７のリードベース７２をさらに上昇させ、先行する太陽電池セルＰの後端縁から延出してリードベース７２に支持されたリードＬの他半部及びリードベース７２の凸部７２１を介して太陽電池セルＰを押し上げ、搬送ベルト２１の搬送面から浮上させる。つまり、太陽電池セルＰを上部押圧装置５のプローブピン５４及び表面側のリードＬと、裏面側のリードＬ及び下部押圧装置７のリードベース７２の凸部７２１とによって挟み込み、搬送ベルト２１の搬送面から浮上させた状態に支持する（図１７参照）。このとき、下部押圧装置７のリードベース７２の凸部７２１による太陽電池セルＰの押し上げにより、上部押圧装置５のスプリング５３を圧縮させてプローブピン５４を上方に押し上げる。

太陽電池セルＰを浮上状態に支持したならば、熱風装置６を作動させることにより、ヒータ６２を下降させ、その吹き出しノズル６２１からリードＬの一半部に向けて熱風を供給する（図１０（ｈ）、図１８参照）。この際、太陽電池セルＰの表裏面側バスバー及びその近傍ならびに表裏面側のリードＬは、ヒータ６２からの熱風を受けて速やかに半田の溶融温度に到達し、半田を溶融させる。

半田が溶融すれば、溶融した半田にリードＬが沈み込む。すなわち、裏面側のリードＬは、リードベース７２の凸部７２１を介して裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２に溶融した半田を押し込んで充満させる。このとき、熱源の作動を停止するとともに、ヒータ６２を退避位置に上昇させ、さらに、上部押圧装置５の図示しない吹き出し口からリードＬに向けて空気を噴出させ、溶融した半田を固化させるとともに、太陽電池セルＰを空冷し、太陽電池セルＰの表面側バスバーに各リードＬを接着強度を確保して速やかに溶着させるとともに、裏面側バスバーｂ２に各リードＬの対応する部分を接着強度を確保して速やかに溶着させる（図２０参照）。

この際、太陽電池セルＰ及びリードＬは、半田を溶融させる温度に加熱され、それぞれ線膨張係数に基づいて膨張するが、太陽電池セルＰは、搬送装置２による吸着が解除されて浮上した位置にあり、表面側のリードＬ及び裏面側のリードＬを介してプローブピン５４とリードベース７２とによって挟み込まれていることから、相対的に線膨張係数の大きなリードＬの膨張に追従して変形し、線膨張係数の差による熱応力の発生を吸収することができる。

一方、冷却空気の供給によって半田が固化する際、加熱によって膨張した分太陽電池セルＰ及びリードＬは、それぞれ線膨張係数に基づいて収縮する。ここでも、太陽電池セルＰは、搬送装置２による吸着は解除されて浮上していることにより、相対的に線膨張係数の大きなリードＬの収縮に追従して変形が回復し、線膨張係数の差による熱応力の発生を吸収する。

このように、太陽電池セルＰを拘束することなく加熱し、冷却することにより、リードＬの膨張及び収縮に追従して太陽電池セルＰを自由に変形させ、変形を回復させることができる。このため、太陽電池セルＰにリードＬとの線膨張係数の差に基づく熱応力による歪みが発生することを抑えることができ、太陽電池セルＰにクラックや割れが発生することを可及的に防止することができる。

また、太陽電池セルＰの裏面側のリードＬは、下部押圧装置７のリードベース７２の凸部７２１の上端面と接触していることにより、太陽電池セルＰの裏面に各リードＬが接触して溶融した半田の余剰分は、リードベース７２の切欠凹部７２ａと対向する位置のリードＬの下面に流れ込み、半田溜まりを形成することから、裏面側バスバー以外の外方にはみ出すことはない。

溶着作業位置において、太陽電池セルＰの表面側バスバーに各リードＬの一半部がそれぞれ溶着されると同時に、その裏面側バスバーｂ２に各リードＬの他半部の対応する部分がそれぞれ溶着されたならば、下部押圧装置７を作動させてリードベース７２を退避位置に下降させるとともに、空気源を作動させて、各リードＬがそれぞれ表面側バスバー及び裏面側バスバーｂ２に溶着された太陽電池セルＰの左右各側端部を吸着し、位置決めする。この後、上部押圧装置５を作動させて支持フレーム５１を退避位置に上昇させ、表面側のリードＬからプローブピン５４を離脱させる（図２１参照）。

この際、リードＬの溶着と並行して、ストッカーから新たな太陽電池セルＰを図示しない移送装置を介して搬送装置２の移送位置に移送しており、この移送位置に移送された太陽電池セルＰは、真空ボックス２３の通気孔２３ｂ、通気溝２３ａ及び搬送ベルト２１の小孔２１ａを通して吸引され、位置決めされる（図１０（ｈ）参照）。また、図示しないリード供給装置が作動し、設定長さに切断されたリードＬが受け台４１に供給される。

次いで、搬送装置２を作動させて、搬送ベルト２１上の移送位置に載置された太陽電池セルＰ及び溶着作業位置に載置されてリードＬが溶着された先行する太陽電池セルＰを、それぞれ搬送ベルト２１に吸着して溶着作業位置及び溶着作業位置の前方位置にそれぞれ搬送する。この際、先行する太陽電池セルＰの表面側バスバーに一半部が溶着されたリードＬの他半部は、ヒートブロック３の挿通穴３ｂに収容されてリードベース７２に支持される（図１０（ｆ）参照）。

以下、前述したように、図１４から図２１に示した工程（図１９を除く）及び図１０（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）の工程を繰り返すことにより、溶着作業位置において、太陽電池セルＰの表面側の直線状バスバーに各リードＬの一半部を溶着すると同時に、その裏面側の陥没する破線状バスバーｂ２に先行する太陽電池セルＰの各リードＬの他半部の対応する部分を溶着し、３本のリードＬを介して設定枚数の太陽電池セルＰを接続してストリングＳを製造する。

ストリングＳを製造したならば、再び１枚目の太陽電池セルＰの表面側バスバーにリードＬの一半部を溶着すると同時に、その裏面側バスバーに短いリードＬａを溶着した後、同様に作業を継続すればよい。

なお、詳細には図示しないが、ストリングＳは、搬送装置２に連続する搬送装置に搬送された後、ストリングＳのストッカーに移送される。

ところで、前述した実施形態においては、３本のリードＬを太陽電池セルＰに形成された３本バスバーにそれぞれ溶着する場合を説明したが、２本バスバーの太陽電池セルＰにそれぞれ２本のリードを溶着する場合は、前述した実施形態の溶着装置１にリードＬの本数に対応する構成に変更することにより、太陽電池セルＰのそれぞれ２本の表面側バスバー及び裏面側バスバーにそれぞれリードＬを同時に溶着することができる。

また、３本バスバーを有する太陽電池セルＰ及び２本バスバーを有する太陽電池セルＰにそれぞれ対応するように溶着装置１を構成することもできる。

具体的には、図２２に示すように、３本バスバーの太陽電池セルＰに対応する３本の保持溝３ａ及び挿通穴３ｂの他に、２本バスバーの太陽電池セルＰに対応する２本の保持溝３ａ１及び挿通穴３ｂ１を形成したヒートブロック３を採用すればよい。

このようなヒートブロック３を用いる場合は、リード移送装置４、上部押圧装置５、熱風装置６及び下部押圧装置７を、通常、３本バスバー及びそれらに溶着する３本のリードＬに対応するように取り付けておき、２本バスバーの太陽電池セルＰの場合に、２本バスバー及びそれらに溶着する２本のリードＬに対応するように取付位置を変更し、さらに、中央のバスバーに対応する構成が作動しないように制御すればよい。例えば、リード移送装置４については、受け台４１及び吸着部材４２の取付位置を太陽電池セルＰの２本バスバーに対応するように、すなわち、２本の保持溝３ａ１に対応するように変更するとともに、中央の受け台４１にリードＬを供給しないように制御すればよい。

１溶着装置
２搬送装置
２１搬送ベルト
３ヒートブロック
３ａ保持溝
３ｂ挿通穴
３１カートリッジヒータ
４リード移送装置
４２吸着部材
５上部押圧装置
５３スプリング
５４プローブピン
６熱風装置
６２ヒータ
７下部押圧装置
７２リードベース
７２１凸部
７２ａ切欠凹部
７３カートリッジヒータ
Ｐ太陽電池セル
ｂ２裏面側の陥没する破線状バスバー
Ｌリード
Ｓストリング

Claims

表面側に２本又は３本の直線状バスバーを、裏面側に２本又は３本の陥没する破線状バスバーがそれぞれ形成された太陽電池セルにおける左右のバスバー外方の左右各側端部をそれぞれ吸着して間欠的に搬送する左右の搬送装置と、搬送装置の搬送面よりも下方に表面を有し、太陽電池セルに対するリードの溶着作業位置に臨んで左右の搬送装置の間に配設されたヒートブロックと、各リードの一半部を太陽電池セルの表面側の直線状バスバーに配置するとともに、各リードの他半部を太陽電池セルの後端縁から延出するようにそれぞれリードを移送するリード移送装置と、太陽電池セルの表面側の直線状バスバーに配置された各リードの一半部をそれぞれ押圧する上部押圧装置と、太陽電池セルの表面側の直線状バスバーに押圧された各リードの一半部に向けてそれぞれ熱風を供給する熱風装置と、裏面側の陥没する破線状バスバーに対応する複数個の凸部を形成したリードベースを有し、各リードが表面側の直線状バスバー及び裏面側の陥没する破線状バスバーにそれぞれ溶着されて先行する太陽電池セルの後端縁から延出された各リードの他半部をヒートブロックを通して陥没する破線状バスバーに対向するように太陽電池セルの裏面にそれぞれ押し上げる下部押圧装置とから構成され、吸着を解除した太陽電池セルをリード及びリードベースの凸部を介して押し上げて搬送装置の搬送面から浮上させ、各リードの一半部に向けて熱風を供給して太陽電池セルの表面側の直線状バスバーにリードの一半部を溶着すると同時に、その裏面側の陥没する破線状バスバーに各リードの他半部の対応する部分をそれぞれ溶着することを特徴とするリードの溶着装置。
請求項１に記載のリードの溶着装置において、前記リードベースの上端縁に、凸部との前後各境界部分に位置して切欠凹部が形成されることを特徴とするリードの溶着装置。